[发明专利]变换器、控制器与控制方法

说明书

技术领域

本公开内容涉及一种变换器，且特别涉及一种变换器、控制器及变换器的控制方法。

背景技术

功率变换器常见于各种电源应用中。在不同的应用中，功率变换器可具有多种操作模式，例如为不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)、连续导通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)、临界导通模式(Boundary Conduction Mode,BCM)或混合模式等等。

其中，操作在临界导通模式中的功率变换器可消除二极管的反向恢复损耗，故相较于连续导通模式可具有较好的转换效率。

然而，由于操作在临界导通模式中的功率变换器的切换频率会随着输入电压与负载变动而变化。故在输入电压变低与轻载的情况下，功率变换器的切换频率将变得很高，造成其内部的功率开关的损耗增加，使得功率变换器的转换效率下降。

因此，本公开内容提供一种控制方法，可使变换器在轻载或较轻载时的切换频率稳定于一特定范围，以减少开关切换的损耗，进而改善变换器整体的转换效率。

发明内容

本公开内容的一方面提供一种控制方法，控制方法用以控制变换器，其中变换器至少包含开关与电感。开关电性耦接于电感，并根据一控制信号选择性地导通或关断，以使电感储存或释放能量。当电感的能量释放完后，电感与开关的一寄生电容发生谐振。控制方法包含下列步骤：根据变换器的电压信息与电流信息中至少一个计算导通时间与下降时间；根据导通时间、下降时间与对应于电感与寄生电容的谐振周期计算控制信号的切换周期；将切换周期与第一临界周期以及第二临界周期进行比较，以调整切换周期，其中第二临界周期大于该第一临界周期；以及当切换周期大于第一临界周期并小于第二临界周期时，或当切换周期大于第二临界周期且变换器工作于大于50％的额定功率时，输出具有切换周期的控制信号。

于本公开内容的一实施例中，计算下降时间的步骤包含：侦测电压信息与电流信息中的至少一个，其中电压信息包含变换器的输入电压或输出电压，电流信息包含流经电感的电流或流经开关的电流；以及根据电压信息与电流信息中的至少一个与一目标值产生导通时间；以及根据输入电压、输出电压以及导通时间计算下降时间。

于本公开内容的一实施例中，其中切换周期满足下式：TS＝TON+TOFF+(2K+1)×(TR/2)。其中，TS为切换周期、TOFF为下降时间，TON为导通时间，TR为谐振周期，且K为非负整数，其中调整切换周期的步骤包含：将K的初始值设置为0，并比较切换周期与第一临界周期；以及当切换周期小于第一临界周期时，逐渐增加K，直到切换周期大于第一临界周期。

于本公开内容的一实施例中，其中输出控制信号的步骤包含：当切换周期大于第一临界周期时，比较切换周期与第二临界周期；以及当切换周期小于第二临界周期时，输出具有切换周期的控制信号。

于本公开内容的一实施例中，其中输出控制信号的步骤还包含：当切换周期大于第二临界周期时，确认变换器是否工作于大于50％的额定功率；当变换器工作于大于50％的额定功率时，输出具有切换周期的控制信号；以及当变换器工作于小于等于50％的额定功率时，输出具有与前一周期相同的切换周期的控制信号或具有预设周期的控制信号。

于本公开内容的一实施例中，其中第一临界周期与第二临界周期满足下列特定关系：

其中，TMIN为第一临界周期、TMAX为第二临界周期，TR为谐振周期，K1与K2为非负整数，且FSET为开关在变换器操作于临界导通模式以及50％的额定功率时的最低切换频率。

本公开内容的另一方面提供一种控制器，以产生控制信号控制变换器的开关，其中开关电性耦接至电感，并根据控制信号选择性地导通或关断，以使电感储存或释放能量。当电感的能量释放完后，电感与开关的一寄生电容发生谐振。控制器包含取样模块、反馈计算模块以及预测模块。取样模块电性耦接变换器，以侦测变换器的电压信息与电流信息中至少一个。反馈计算模块用以根据电压信息与电流信息中至少一个与目标值产生导通时间。预测模块用以根据导通时间计算下降时间，并根据导通时间、下降时间与对应于电感与寄生电容的谐振周期计算控制信号的切换周期。预测模块更比较切换周期与第一临界周期，以调整切换周期。当切换周期大于第一临界周期时，预测模块输出具有切换周期的控制信号。

于本公开内容的一实施例中，其中电压信息包含变换器的输入电压以及输出电压，电流信息包含流经电感的电流以及流经开关的电流。预测模块用以根据输入电压、输出电压以及导通时间产生下降时间。